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世界首套萬噸級煤基甲醇制芳烴工業(yè)試驗在陜西試驗成功！
又一項歷史空白被填寫。
今年4月中旬，從人民大會堂傳來消息，中國華電集團公司與清華大學合作開發(fā)建設的甲醇制芳烴工業(yè)試驗裝置通過國家鑒定，填補了甲醇制芳烴工業(yè)化技術的空白，使我國煤制芳烴大型產業(yè)鏈基本成型。煤制芳烴技術，將進一步推動煤炭資源的清潔高效利用，解決高端化工原料來源單一的現(xiàn)狀，有效緩解我國原油短缺的現(xiàn)狀。
“世界首套”、“填補空白”——這樣的字眼無疑引人注目。然而，為什么在陜西？為什么是華電？追尋煤制芳烴試驗成功的路徑，我們看到了——
陜西省委、省政府矢志建設陜北能源化工基地、實現(xiàn)“三強一富一美”的堅定決心；
中國華電集團公司轉方式、調結構，打造循環(huán)經(jīng)濟，建設具有國際競爭力的世界一流能源集團的魄力與擔當；
華電煤業(yè)集團有限公司和清華大學成功實現(xiàn)央企與高校強強聯(lián)合，所有試驗參與者那一次次爭論、修改，那一次次離別、奮進，那一道道汗水、淚水……
從2011年3月試驗裝置奠基，到2013年1月試驗成功，600多個日日夜夜轉瞬即逝。一座科技豐碑在三秦大地上昂揚崛起，一個能源企業(yè)憑借不斷的創(chuàng)新為“中國夢”書寫下可持續(xù)發(fā)展的注腳。
科技創(chuàng)新實現(xiàn)“深度融合”
目前，國際上采用的是石油制芳烴，但煤制芳烴在該領域尚屬空白。
芳烴主要包括苯、甲苯、二甲苯，是化纖、工程塑料及高性能塑料等的關鍵原料，廣泛用于服裝面料、航空航天、交通運輸、裝飾裝修、電器產品和移動通信等領域。作為大宗基礎有機化工原料，芳烴與我們的生活息息相關，目前我國年消耗量超過2000萬噸。
傳統(tǒng)芳烴制造97%以上來源依賴于石油原料，隨著石油資源的越來越短缺，芳烴發(fā)展也因此受到制約。以二甲苯為例，2012年我國進口量為620萬噸，進口依存度約45%。在中國石油對外依存度逐漸提高的背景下，原來的芳烴增產道路變得越來越不可持續(xù)。
針對我國“缺油少氣富煤”的資源現(xiàn)狀，“深度融合”使利用我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢生產高端石油化工產品成為現(xiàn)實。“在建設綠色能源產業(yè)的進程中，華電集團十分重視煤炭資源清潔高效利用。煤制芳烴技術的成功開發(fā)，開創(chuàng)了煤基能源化工新途徑，對我國石油化工原料替代，抓住世界能源化工新的發(fā)展機遇具有重要意義。”華電集團總經(jīng)理云公民說。
據(jù)悉，煤制芳烴需經(jīng)過三個主要步驟，煤制甲醇為成熟傳統(tǒng)煤化工單元，甲醇進一步轉變成為芳烴，芳烴分離及轉化為煉化行業(yè)常設單元。目前，煤制甲醇及芳烴分離轉化在煤化工和石油化工行業(yè)均有完善成套的工業(yè)化技術，但是甲醇制芳烴的工業(yè)化技術尚屬空白。
與芳烴缺口形成鮮明對比的是甲醇的產能過剩。來自氮肥工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年我國甲醇產量為3164萬噸，同比增加19.08%，裝置開工負荷僅61.3%。近年來，我國每年芳烴缺口約為600萬至700萬噸，如果按1噸芳烴消耗3噸甲醇計算，那么僅用來制芳烴的甲醇就將達到每年2000多萬噸。這將有效緩解我國甲醇過剩的局面。
華電煤業(yè)董事長丁煥德表示：“就企業(yè)自身來說，積極開發(fā)應用煤制芳烴技術，能夠延長產業(yè)鏈條，促進產業(yè)優(yōu)化升級和結構調整，以技術創(chuàng)新形成企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”
經(jīng)過十余年的技術攻關，以金涌院士、魏飛教授為首的清華大學化工系研發(fā)團隊，通過對甲醇芳構化反應機理、反應動力學和催化特性的研究，在國際上率先成功開發(fā)出高活性、高選擇、寬溫域的甲醇制芳烴催化劑。在此基礎上，通過對催化劑、工藝過程深入剖析和上萬次的試驗室驗證，開發(fā)出以雙段流化床為基礎的環(huán)流化床連續(xù)反應再生技術，并申請了多項發(fā)明專利。為加快實現(xiàn)技術的產業(yè)化，清華大學與中國華電采取“以企業(yè)為科技創(chuàng)新主體，產學研相結合”的方式共同開發(fā)其成套工業(yè)技術，建成了世界首套包括反應和分離的全流程甲醇芳構化系統(tǒng)，為工業(yè)示范裝置的建設奠定了基礎。
綠色發(fā)展破解環(huán)保難題
一個對環(huán)境負責任的企業(yè)，才是一個令人尊敬的企業(yè)。
實踐證明，中國煤化工需要更先進、更清潔、更綠色的生產工藝，這是中國化學工業(yè)決策者的思考，更是人類共同家園地球村的綠色宣言！
“華電集團要堅持電為主體、煤為基礎、產融結合、科技支撐，注重煤、電、路、港、運四大產業(yè)的價值聯(lián)接，鞏固和擴大產業(yè)協(xié)同優(yōu)勢，形成‘四位一體’深度融合的產業(yè)價值鏈。”華電集團黨組書記李慶奎表示。
然而，對于華電集團這樣一家中央直屬骨干能源企業(yè)來說，在主體發(fā)電的上游產業(yè)鏈煤炭領域繼續(xù)延伸產業(yè)鏈，而且采用世界領先技術，力求清潔、綠色，真可謂是一次大膽、創(chuàng)新的嘗試，這無疑將帶來環(huán)保產業(yè)和煤化工產業(yè)的一次革命。
在甲醇制芳烴技術的開發(fā)過程中，華電集團為發(fā)展新型煤化工積累了豐富的建設和運行經(jīng)驗。同時，煤電企業(yè)如何有效開展煤化工項目建設，也成為了華電集團新的思考。
據(jù)華電煤業(yè)總經(jīng)理管春峰介紹，華電煤業(yè)專門設立煤化工管理部，負責煤化工項目開發(fā)，著力推進煤炭資源循環(huán)經(jīng)濟綜合利用，延伸產業(yè)鏈，拓展價值鏈，實現(xiàn)綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。成功收購陜北重點化工企業(yè)——華電榆林天然氣化工有限公司，擁有了一支實力雄厚的化工技術隊伍。
煤制芳烴技術的研發(fā)自始至終都貫徹了綠色理念。據(jù)清華大學化學工程系教授、中國工程院院士金涌介紹，該技術的先進性主要體現(xiàn)在核心流化床裝置操作非常平穩(wěn)且彈性大，連續(xù)化與自動化程度也很高，甲醇可以實現(xiàn)完全轉化，3.07噸甲醇就可以生產1噸芳烴，并副產大量氫氣，工藝廢水不含氨氮，廢氣不含硫氮。
據(jù)了解，煤基甲醇生產工藝由于進行了脫硫、脫氮處理，制備的芳烴產品會更加清潔，同時催化劑的高選擇性也使芳烴產品中的組分遠少于石油基路線所得的產品組分，從而使芳烴分離環(huán)節(jié)避免了石油基芳烴抽提的復雜工序，產品能耗大幅降低。此外，甲醇制芳烴過程副產的大量氫氣以及部分低碳烷烴還可作為生產甲醇的原料，這極大降低了甲醇制芳烴的原料消耗。通過煤礦、電廠和化工廠的能量與物料綜合利用，煤制芳烴技術實現(xiàn)了資源綜合利用最大化和大幅減少污染物排放的目標。
在榆林市榆橫煤化工園區(qū)，華電榆橫煤化工公司廠區(qū)的旁邊是榆天化凱越煤化公司，這是一家利用水煤漿氣化工藝生產合成氣制甲醇的企業(yè)。榆橫煤化工公司合成芳烴過程中的廢水輸送到凱越煤化公司，該公司利用這些廢水生產水煤漿，同時該公司生產的甲醇則為芳烴生產提供了原材料，從而實現(xiàn)了循環(huán)再利用。
“世界首套”的精神基石
煤制芳烴的成功，在世界能源化工領域鑄就了新的豐碑，而這豐碑的基石，正是華電人默默奉獻的精神。
經(jīng)過多方努力，2010年12月2日，華電煤業(yè)“華電榆林煤炭資源循環(huán)經(jīng)濟綜合利用項目”經(jīng)陜西省發(fā)展和改革委員會批復備案，項目規(guī)劃在榆林建設300萬噸/年煤制甲醇、100萬噸/年甲醇制芳烴裝置、1000萬噸/年配套煤礦、下游深加工裝置及自備電廠等配套工程和輔助裝置，先期建設萬噸級甲醇制芳烴中試裝置。項目已被列入陜西省“十二五”重點建設項目。2011年3月，華電煤業(yè)與清華大學簽訂了“萬噸級流化床甲醇制取芳烴工業(yè)化技術”開發(fā)合同，正式啟動了甲醇制芳烴的技術開發(fā)工作。
然而，試驗之路并非一帆風順。每天下午4點，榆橫煤化工公司的領導、技術骨干和專家齊聚廠區(qū)會議室開調度會，研究解決當天問題并布置第二天工作。從日落到深夜，調度室的燈始終亮著，爭論聲始終持續(xù)著。
榆橫煤化工公司總經(jīng)理梁彥鴻是這項工程的直接組織者。他說：“不管白天黑夜，無論工作日節(jié)假日，工地上總會出現(xiàn)大家的身影。”
2012年12月，陜北高原天寒地凍。在零下30多度的戶外，華電人經(jīng)常不眠不休，生產運營部的人手不夠，科研人員和安全技術人員就頂上去。多少次，冰雪和汗水浸濕了他們的衣衫，寒風一吹，凍得渾身發(fā)抖，尤其是晚上，刺骨冰冷的寒風甚至讓人無法呼吸，但沒有一個人退縮。員工們迎著嚴寒，一干就是幾個小時。大家始終堅定一個信念：不管情況多么危急，困難多么大，一定要確保試驗成功！
凝心聚力讓企業(yè)獲得了巨大能量，嚴格制度規(guī)范起到了保駕護航的作用。華電煤業(yè)抽調了60多名高素質員工，聘請清華大學的教師對他們進行培訓，每周對每名操作人員進行全方位考核；按規(guī)定，在高危行業(yè)每60人需配備1名安全人員，而他們則配了15名安全人員；同時，切實保護員工的健康權益，多次為員工安排體檢……
“試驗可能有1000個風險點，其中只有1個會導致最后的事故。因此，必須把這1000個風險點全部管控住，才能做到真正的放心。”梁彥鴻說。
調結構轉方式的“華電”樣本
由于流化床反應器放大和催化劑穩(wěn)定性這兩個關鍵問題目前都已得到有效解決，裝置放大到百萬噸級已經(jīng)有了技術保障。
據(jù)悉，華電集團下一步將加快推進百萬噸級甲醇制芳烴工業(yè)示范裝置建設，打造從煤—甲醇—芳烴—聚酯的煤基芳烴及下游衍生物產業(yè)鏈，構建煤電一體化資源綜合利用的產業(yè)集群。
華電集團計劃在年內完成百萬噸級示范項目的工藝包設計、可研報告、初步設計等，啟動項目現(xiàn)場“四通一平”施工準備工作。在萬噸級甲醇制芳烴工業(yè)試驗裝置成功的基礎上，華電陜西榆林煤化工基地年內將全面啟動，世界首套百萬噸級煤制芳烴示范裝置將在未來數(shù)年后逐步實現(xiàn)工業(yè)化。
無疑，煤制芳烴項目是華電集團“調結構、轉方式”的戰(zhàn)略性、標志性示范工程，是大型發(fā)電集團著眼實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一次成功嘗試。
近年來，華電集團領導班子審時度勢，將企業(yè)的發(fā)展定位于國家調整產業(yè)結構、轉變發(fā)展方式的戰(zhàn)略大格局下。在結合宏觀經(jīng)濟形勢，綜合分析企業(yè)內部和外部發(fā)展環(huán)境的基礎上，他們認為只有眼光向內，實施戰(zhàn)略性煤炭開發(fā)、改變單純依賴煤炭企業(yè)供應的格局，才是當前發(fā)電行業(yè)“突圍”的正確方向。目前，華電集團已不再是傳統(tǒng)意義上的單純電力生產單位，而是從單一發(fā)電企業(yè)轉型為發(fā)電、煤炭、金融、工程技術四大產業(yè)協(xié)同發(fā)展的綜合性能源集團。2013年，華電集團列世界500強企業(yè)第389位。
有品質的增長是可持續(xù)的增長。以發(fā)電為主體上下延伸的產業(yè)鏈，才是實現(xiàn)企業(yè)做強做優(yōu)的惟一出路。華電集團提出了創(chuàng)造可持續(xù)價值的理念，全面落實“轉方式、調結構、推創(chuàng)新、提效益”的工作思路，開始了建設具有國際競爭力的世界一流能源集團的“二次創(chuàng)業(yè)”。
華電煤業(yè)秉承華電集團創(chuàng)造可持續(xù)價值發(fā)展理念，在積極探索大型煤炭企業(yè)集團科學發(fā)展之路的同時，實現(xiàn)了產業(yè)規(guī)模快速擴張，盈利能力大幅提升，綜合實力顯著增強。為了加大煤制芳烴項目的建設力度，華電煤業(yè)同步配套建設了年產1000萬噸的煤礦和配套工程及輔助裝置，項目總投資380億元，是華電集團在榆林投資建設的第三個大型煤炭深加工項目。
“要加大煤炭開發(fā)力度，積極參與國家大型煤炭基建建設，高起點、大規(guī)模發(fā)展煤炭項目，重點建設一批千萬噸級的煤炭生產基地，不斷提高煤炭開發(fā)和跨區(qū)域調運保障能力，創(chuàng)造出一個電力企業(yè)進行煤炭開發(fā)的成功范例。”這是華電集團總經(jīng)理云公民上任之初對華電煤業(yè)的期許。
目前，華電煤業(yè)已經(jīng)躋身國內5000萬噸級特大型煤炭企業(yè)集團行列，天然氣制甲醇年產能達51萬噸、在建煤制甲醇項目規(guī)模60萬噸，在建發(fā)電裝機規(guī)模198萬千瓦，投產碼頭年吞吐能力1800萬噸、在建碼頭年吞吐能力5000萬噸，擁有運營船舶7艘、總運力42萬載重噸，參股投資運煤鐵路總里程2800多公里，初步構建了煤、電、化一體，路、港、航協(xié)同的產業(yè)格局。2012年，華電煤業(yè)實現(xiàn)營業(yè)收入167億元，利潤總額22.9億元。
未來，華電人將進一步加大科技成果轉化力度，推進低層次能源開發(fā)向高端化資源經(jīng)濟轉變，做強做大煤化工產業(yè)。
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